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  TDRショットライニングシステム ―湿式吹付け工法によるシールドトンネル覆工構築技術-

 本施工システムは、鋼製セグメント内を充填する高性能な無機系モルタルと、覆工表面を形成する耐久性を有する高品質モルタルを層別に湿式吹付け施工し、最後は左官仕上げを行うことで、シールドトンネルの覆工に要求される耐久性(防食性)、平滑性を満足する構造を構築します。

 近年、シールドトンネルでは、二次覆工一体型のコンクリートセグメント(従来の二次覆工を省略したトンネル構造)の適用が標準となってきています。これに対し、マシーンの急曲線の施工性能向上に伴い小さい曲率での急曲線箇所や、さらに幹線の機能向上のための分岐部が増加しています。このような箇所では鋼製セグメントが適用されていますが、従来通り覆工を施工しなければならず、コンクリートセグメントの仕上がり内径の制約によって、その覆工厚の薄肉化が進んでおり、通常のコンクリート打設では所定の品質を満足できない状況が生じています。

 このような箇所での覆工構築法として、当社保有のTDRショット工法(Tough and Durable Repair Shot:劣化コンクリートの断面修復工法)を発展させた技術で、「TDRショットライニングシステム」を開発し、実際のシールド工事での現場に適用しました。

TDRショットライニングシステムを用いた鋼製セグメント区間の覆工構築システム


  「TDRショットライニングシステム」は、図-1、-2に示すような断面構成からなります。まず、鋼製セグメント内は、プライマーを塗布し、硬化促進剤を用いた高性能な無機系モルタルを吹付け、充填します。続いて、剥落防止用の金網を設置し、目的別に対応した高品質モルタルを吹付け、左官仕上げを行います。最後に表層に養生剤を塗布します。

 モルタルの練混ぜ、圧送は連続練りミキサを用いることで、従来の湿式モルタル吹付けの2倍以上の吐出量が確保でき、作業性が向上しました。また、吐出量を大きくしても、鋼製セグメントのリブ裏が完全に充填できるよう、吹付けノズルの開発を行うとともに、圧搾空気の量を調整し、ノズルワーク(作業手順)を確立しています。(参照:図-3)

 下水道関連施設では、耐硫酸モルタル「サンタイトF(吹付け用)、K(コテ塗り用)」を表層の防食層に適用します。共同溝、電力洞道や通常の雨水幹線等などの一般のシールドトンネルでは、表層部を耐硫酸モルタルではなく、従来、断面修復工事で用いてきた「TDRモルタル+硬化促進剤(TDRショット工法)」を適用します。

  なお、耐硫酸モルタルのサンタイト(電気化学工業社製)は、「東京都下水道施設管理部コンクリート改修技術マニュアル処理施設編(平成20年4月)断面修復材の要求性能指標」を満足する材料で吹付け工法にもコテ塗り工法にも対応可能です。また、下水道シールド工事用二次覆工一体型コンクリートセグメントと同等以上の耐硫酸性を有しています。


下水道施設の工事実績
  発注者 : 東京都品川区
  施工 : 飛島・大旺JV
  施工場所 : 東京都品川区大崎5丁目2番先~西五反田三丁目16番地
  工事名 : 目黒川右岸低地部排水施設整備工事
  トンネル緒元 : 土被りGL-22~25m、仕上がり内径φ2,600mm、シールドトンネル延長1,320.25m
  掘削方式 : コンパクト泥土圧シールド工法(コンパクトシールド工法研究会)
  適用箇所 : 曲線部(最小15R、9箇所)、流入取込部(8箇所)、延長235.3m、面積1,502m2
  特殊二次覆工施工時期 : 2008.8~10

 本シールドトンネルは、下水施設対応型のトンネルで、一般部は、防食層を有する二次覆工一体型のコンクリートセグメントを使用し、鋼製セグメント区間においても、50mmの防食層と、コンクリートセグメントと同等以上の硫化水素に対する抵抗性が求められました。さらに供用時には0.25MPaの内水圧が作用することに対する耐荷力、併せて流水取込部に対する補強材の取付けやメンテナンスの簡易性が求められました。

 このような要求性能を満足するために、鋼製セグメント内を高性能な無機系モルタルで充填し、表層の防食層を耐硫酸モルタルで被覆するTDRショットライニングシステムを採用しました。

共同溝施設の工事実績
  発注者 :国土交通省関東地方整備局横浜国道事務所
  施工 :飛島・東急JV
  施工場所 :横浜市磯子区新杉田町~横浜市金沢区幸浦1丁目
  工事名 :金沢共同溝工事(その2)
  トンネル緒元 :仕上がり内径φ5,000mm、シールドトンネル延長2,284m
  掘削方式 :泥土圧シールド工法
  適用箇所 :曲線部(35R、2箇所)、分岐部(2箇所)、延長105.6m、面積1,246.1m2
  特殊二次覆工施工時期 : 2008.11~2009.2

 本シールドトンネルは、共同溝トンネルで、一般部は、二次覆工一体型のコンクリートセグメントを使用しています。35Rの急曲線部と立坑分岐部では、鋼製セグメントが使用されました。特に本工事では、鋼製セグメントのかぶりが45mm以下で、さらに鋼製セグメントリブの開口率が60%以下と厳しい施工条件でした。

 このような施工条件をクリアするために、鋼製セグメント内を高性能な無機系モルタルで充填し、表層を断面修復工で用いられるTDRモルタルで被覆するTDRショットライニングシステムを採用しました。

共同開発者
 本工法は、電気化学工業株式会社(社長:川端世輝)と株式会社エムシーエム(社長:酒井喜久雄)と共同で開発した工法です。

 
施工前の鋼製セグメント区間(下水道施設)
ライニングの完成後状況(下水道施設)
写真-1 施工前の鋼製セグメント区間(下水道施設)
写真-2 ライニングの完成後状況(下水道施設)
施工前の鋼製セグメント区間(共同溝施設
ライニングの完成後状況(共同溝施設)
写真-1 施工前の鋼製セグメント区間(共同溝施設) 写真-2 ライニングの完成後状況(共同溝施設)
 
鋼製セグメント内の充填モルタル吹付け状況

写真-5 鋼製セグメント内の充填モルタル吹付け状況



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